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轴承知识
关于旋转轴密封(油封)常见问题的解答

来源:泵沙龙

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旋转轴密封几乎可以在日常生活的各个方面找到 - 家用电器、汽车、卡车以及各个行业。虽然通常被视为商品,但它们的故障可能导致代价高昂的停机时间和生产力损失。尽管它们在无数应用中使用,但许多人仍然对如何使用它们有基本问题。以下是一些常见问题。

1. 什么是固定板(盖板),为什么需要全橡胶剖分式密封?

盖板是一块金属或其它硬质材料,在油封放入箱体内孔后安装。盖板推动油封的背面并将其压缩到箱体中。全橡胶剖分式密封(All-rubber split seals)都需要盖板,因为这种样式的密封没有外部加强件来帮助保持密封,因此需要在箱体内部进行压缩,以确保最佳的密封性能。

2. 安装油封时,唇口应朝哪个方向?

单唇密封是单向的,只能在一个方向上密封。主密封唇应始终朝向或指向需要密封的介质。被密封的介质通常是油脂或润滑油,但也可能是需要留在储罐内的化学介质。如果密封用作隔离并防止污染,则密封唇口应面向污染物,这可能是污垢和灰尘或化学清洗剂。有时密封将具有一个辅助唇或两个相对的唇,以防止污垢或污染物远离轴承系统和/或被密封的介质。

3. 应该为油封选择哪种橡胶材料?

正确的材料选择对于良好的密封性能至关重要。影响弹性体选择的因素之一是应用温度。在许多具有温和运行工况的密封应用中,使用的常见橡胶是丁腈橡胶 NBR,其额定使用温度通常高达 200 °F(100 °C)。丁腈橡胶成本低,耐磨性好,但如果在较高的温度下使用,会硬化和/或开裂。在高于 200 °F 的温度下,有些人选择羧化或氢化丁腈 HNBR,通常额定使用温度高达 300 °F(150 °C)。在更高温度下使用的另一种弹性体是氟橡胶FKM,其额定使用温度高达400 °F(200 °C)。然而,为了获得更高的耐温能力,这些材料的成本将高于标准丁腈。

除了考虑温度因素外,一些应用还包含化学介质,可能需要更相容的材料,如氟橡胶FKM甚至聚四氟乙烯PTFE,这些材料可能不受许多化学品的影响。需要注意的是,PTFE唇部材料更接近塑料而不是弹性体,将有不同的应用考虑因素。

4. 如果应用需要符合FDA要求,应该使用哪种唇形密封材料?

食品和饮料行业通常需要符合 FDA 标准的密封件。这意味着唇部和箱体材料必须符合 FDA 的卫生标准。一些符合 FDA 标准的可用唇部材料包括 FDA 硅胶、FDA 氟橡胶和一些 PTFE 配方,仅举几个例子。如果密封有金属外壳,FDA合规性要求使用316SS。此外,食品和饮料应用中的许多设备在使用时都需要清洁或蒸煮。密封必须能够承受与这些流程相关的清洁用化学品和高温。

5. 对于苛刻化学品的应用,建议使用哪种唇形密封材料或设计?

根据应用的不同,一些暴露于化学介质的应用可能需要PTFE唇形密封,该密封将与最广泛的化学品兼容。此外,一些PTFE唇形密封设计可以承受标准弹性体密封无法承受的高压和干运行工况。PTFE密封可以有金属外壳也可以没有金属外壳,并且可以安装在与传统油封相同的凹槽中。

6. 应该选择金属外壳还是橡胶外径(OD)的密封件?

带有金属外壳的密封通常具有最大的外径干涉,或保持在箱体内的能力。这种极其紧密配合的代价是,安装金属外壳密封时可能会发生箱体损坏。一些用户更喜欢橡胶外径密封,因为它在安装过程中不会划伤或损坏箱体。改用橡胶外径密封,也可以更好地静态密封以前由金属外壳密封引起的箱体损坏。另一个考虑因素是标准钢制金属外壳可能会随着时间的推移而氧化或生锈。对于全橡胶或金属封装的橡胶外径密封,这就不是问题。

7. 从设备上拆下损坏的油封时,如何知道需要什么尺寸的油封?

更换失效的油封时,请勿通过测量使用过的油封来确定尺寸,因为它会给出错误的测量结果。除了不同制造商使用不同的设计干涉之外,使用过的和磨损的油封在拆卸过程中经常会损坏。制造商设计适合用户设备的油封,因此用户需要做的就是向密封制造商提供设备的轴直径、孔径和孔深。此外,请检查密封上的标记,因为有些油封会显示所需的设备尺寸。

8. 如何测量油封的尺寸?

在大多数情况下,用户不需要测量油封。为了正确确定油封的尺寸,用户只需知道设备的轴直径、孔径和孔深。

不过,如果用户试图验证其制造尺寸,可能需要测量油封。油封上最重要的尺寸是内径ID、外径OD和宽度/高度。密封的ID不是直接测量的,因为如果不拉伸或改变唇部,很难测量。密封的外径用一种叫做pi tape的特殊设备进行最准确的测量。pi tape可以考虑密封的任何不圆的情况,而卡尺可能不会。密封的宽度或高度、厚度最好用卡尺测量,并应在整个直径外圆不同位置进行几次测量。

9. 油封厚度重要吗?

只要油封与轴和孔径正确匹配,且密封厚度差异不大,通常影响不是很明显。如果密封的厚度大于实际的孔深,则唯一的潜在问题可能是干扰周围设备。相反,如果密封厚度小于实际孔深,这通常不是问题,除非密封是由固定器或盖板压缩的全橡胶样式。在这种情况下,最佳的做法是用垫圈垫片占用孔座内的额外空间,以确保盖板正确压缩密封。

10. 油封中使用弹簧的目的是什么?

弹簧在密封圆周周围提供载荷,并使密封唇紧贴轴的表面。一些密封设计使用环状螺旋弹簧设计,该设计在轴周围的所有位置施加压力。其它密封类型采用指形弹簧设计,仅在需要的区域提供独立的手指动作。环状螺旋弹簧可能会发生弹簧倾倒,因为它们通常放在与密封唇部断开的模制凹槽内。例如,如果弹簧在安装过程中脱落,则可能会在启动时进入设备,通常会对昂贵的轴承和其它设备造成严重损坏。然而,指形弹簧设计通常是模制或机械连接到密封的,因此弹簧不会脱落或损坏设备。

11. 油封可以使用多长时间?

由于运行工况未知,并且它们差异很大,因此很难在现场设备上确定密封寿命。此外,实际工程应用通常并不理想(如清洁的实验室型环境、完全润滑、低速、环境温度、无压力、无错位或跳动、不接触化学品或固体、正确尺寸的组件等),这些因素会大大改变密封寿命。

12. 更换油封时,发现在唇口下方的轴上有凹槽,是什么原因造成的?该怎么办?

当轴上出现凹槽时,这通常是由于轴硬度和/或光洁度不符合最低30洛氏硬度C和10至20微英寸Ra的工业建议。然而,如果应用中有污垢或污染,唇缘材料本身不会导致轴开槽。如果轴太软,粘在油封唇缘部位的颗粒可能会将轴磨损出划痕或凹槽。不建议在轴的凹槽上安装新油封,因为这可能会导致泄漏。可以在凹槽增加一轴套,或新的密封唇口偏移一个位置安装,使其接触无凹槽或划痕的表面。

13. 在安装过程中,是否应该将剖分式密封的末端重新粘合在一起吗?

如果剖分式密封需要一个环状螺旋弹簧,通常会有一个钩子或螺钉附件将两个开口端拉在一起。其它一些带有指形弹簧的剖分式密封设计通过密封外径和机加工孔座之间的过盈(或压配合)紧密地固定在一起。无论哪种情况,通常都不建议将密封的开口端重新粘合在一起,因为很难使唇口正确对齐。此外,粘合剂和唇部弹性体的化学相容性也需要测试。

作者简介:Karyn Stratton是Garlock的高级应用工程师。

发布时间:2023-11-28


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